光學顯微鏡可以觀察到神經細胞嗎?答案是熒光顯微鏡(jing)可以,而且還是主流方案,因為光學顯微鏡才適合做活細胞動態觀察,尤其基于光學顯微鏡的熒光觀察,還是神經元研究的主流配置,好的配置甚至可以直接看到神經元信號活動,比如味覺也是一種神經元信號,都是科技與狠活。
神經(jing)元(yuan)又(you)稱神經(jing)細胞(bao),是神經(jing)系統的(de)基本結(jie)構和功能單(dan)位。
神經元結構分為(wei)細胞(bao)(bao)體(ti)(ti)和(he)突起兩部分:細胞(bao)(bao)體(ti)(ti)是信息整合和(he)處(chu)理中心,由細胞(bao)(bao)核、細胞(bao)(bao)膜、細胞(bao)(bao)質組成,包含(han)尼氏體(ti)(ti)等特有結構;突起是信號傳(chuan)輸末梢(shao),分為(wei)樹(shu)突和(he)軸突,樹(shu)突起始(shi)粗分支細,負責(ze)傳(chuan)入,可能(neng)有多個,軸突相對細且均(jun)一,負責(ze)傳(chuan)出,只有一個。
和(he)其他(ta)各種細(xi)胞一樣,神經(jing)元幾(ji)乎是透明的(de),不能直接用(yong)(yong)明場(chang)觀察,為了滿(man)足科教等應用(yong)(yong),可以用(yong)(yong)姬姆(mu)薩(sa)染(ran)色法(fa)等方式(shi)將(jiang)神經(jing)元處理(li)成染(ran)色樣品,以便(bian)生物顯(xian)微鏡進行明場(chang)觀察。但這些(xie)處理會(hui)影響細胞活性,不適合動態觀察。
相襯(chen)觀察(cha)是觀察(cha)神(shen)經(jing)元生長(chang)和(he)遷移(yi)的常用(yong)方案,因(yin)為這種觀察(cha)方式不需(xu)要染色,對細胞活性非(fei)常友(you)好(hao),適合長(chang)時(shi)(shi)間成像,比(bi)如通(tong)過時(shi)(shi)延(yan)拍(pai)攝或長(chang)時(shi)(shi)間視頻(pin),記(ji)錄神(shen)經(jing)元的生長(chang)和(he)遷移(yi)。
倒置顯(xian)微鏡通常(chang)配備相(xiang)襯(chen)環和相(xiang)襯(chen)物(wu)鏡,可(ke)以進行相(xiang)襯(chen)觀(guan)察,同時對培養皿有更(geng)好的(de)支持,因此是神經元觀(guan)察的(de)常(chang)用方案。
倒置熒(ying)光顯(xian)微鏡(jing)是神經元相關研究的常用設備,利用活細胞示蹤劑等特異性熒光染色,不僅可以標記出肌動蛋白絲等亞細胞結構,還能對細胞運動、遷移等進行監測。
使用倒置熒光顯微鏡的另一個好處是,樣本上方有較大的操作空間,可以加上膜片鉗等設備,以進行電生理研究。
熒光(guang)觀察下,高(gao)(gao)亮的(de)(de)特異(yi)性熒光(guang)和(he)黑(hei)色的(de)(de)背景(jing)有(you)很高(gao)(gao)的(de)(de)對(dui)比度(du),是神經元相關論文研(yan)究的(de)(de)理想配(pei)圖。常見的(de)(de)研(yan)究對(dui)象包括小鼠、果蠅和(he)斑馬魚等。
染料選擇方面,U通(tong)(tong)道的(de)染料通(tong)(tong)常(chang)有細胞毒性(xing),而(er)且(qie)紫外線(xian)激(ji)發也有光(guang)毒性(xing),因此神經元相關(guan)研究一(yi)般用B通道和G通(tong)道等細胞毒(du)性(xing)和光毒(du)性(xing)更低的(de)方案(an),兩(liang)個(ge)通(tong)道合成后(hou),熒(ying)(ying)光重疊(die)的(de)部分會呈(cheng)現出黃色熒(ying)(ying)光。
如果使用光片熒光顯微(wei)鏡、神經元鈣離子成像等技術,我們甚至可以觀察斑馬魚等透明活體目標的神經元信號活動,當信號傳遞時,可以觀察到熒光在水平切面的亮起、傳遞、熄滅,有如煙花在夜空綻放,非常震撼。
如果你想看神經元,建議還是選擇倒置熒光顯微鏡,既可以用相襯動態觀察活細胞,也可以熒光標記觀察各種想研究的細節,還能加上各種配件做成電生理平臺。人類的感覺、思考和記憶,無一例外都跟神經元有緊密關系,研究神經元是腦科學的一大重點,光片熒光顯微鏡、TIRF全內反射(she)熒光(guang)顯微鏡、機器學(xue)習(xi)等新科技也在這個(ge)(ge)前沿科學(xue)中嶄(zhan)露頭角,這是個(ge)(ge)非常(chang)有(you)潛力、有(you)意思的課題。
①Volonté YA, Vallese-Maurizi H, Dibo MJ, Ayala-Pe?a VB, Garelli A, Zanetti SR, Turpaud A, Craft CM, Rotstein NP, Politi LE and German OL (2019) A Defective Crosstalk Between Neurons and Müller Glial Cells in the rd1 Retina Impairs the Regenerative Potential of Glial Stem Cells. Front. Cell. Neurosci. 13:334. doi: 10.3389/fncel.2019.00334